Благодарю автора за ответственное отношение к выполнению заказа.
Информация о работе
Подробнее о работе
Применение микроконтроллеров Atmel в системах автоматического регулирования температуры
- 31 страниц
- 2020 год
- 20 просмотров
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Содержание
Введение 3
1 Анализ технического задания 4
Блок микроконтроллера 7
1.2 Блок объектов управления 12
1.2.1 Источник питания 12
1.2.2 Вентилятор 13
1.2.3 Лампа 13
1.2.4 Нагревательный элемент 14
2 Разработка алгоритма взаимодействия с объектом управления 22
2.1 Интерфейс общения с объектом управления 22
2.2 Измерение температуры 22
2.3 Регулирование температуры 24
3 Разработка ПО 25
Заключение 26
Список использованных источников 28
Приложение А 29
Блок микроконтроллера
Блок микроконтроллера представляет собой покупное устройство фирмы Mikroelectronica [1]. Внешний вид блока представлен на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 – Блок микроконтроллера с установленными модулями Данный блок имеет модульную структуру, в состав которой входят
следующие модули:
• материнская плата;
• набор тактовых кнопок (86 штук);
• набор светодиодных двоичных индикаторов;
• модуль программирования микроконтроллера;
• порты ввода-вывода;
• порт для подключения IBM-совместимой клавиатуры;
• порты UART,
• Кроме того, имеются съемные модули:
• модуль микроконтроллера (рисунок 1.6);
• модуль жидкокристаллического знакосинтезирующего дисплея;
• модуль жидкокристаллического графического дисплея;
• модуль сенсорного экрана (для графического дисплея);
• модуль часов реального времени.
Рисунок 1.6 – Модуль микроконтроллера AVR Электропитание блока может осуществляться от порта USB, либо от
внешнего источника питания.
...
1.2.1 Источник питания
Источник питания предназначен для питания переменным напряжением нагревателя и зеркальной лампы, а также для питания постоянным током вентилятора и остальных частей схемы сопряжения. Схема источника питания изображена на рисунке 1.10.
Трансформатор выбран типа ТС-200К, на его первичную обмотку подается переменное напряжение от сети 220В 50 Гц через выключатель SA1.
Рисунок 1.10 – Источник питания
1.2.2 Вентилятор
Вентилятор (охладитель) представляет собой кулер, который обычно устанавливают в ПК. Данный вентилятор имеет выход с таходатчика, но не имеет входа для управления скоростью. Это является существенным недостат- ком, поскольку для управления скоростью придется отключать и включать не только обмотки, но и всю схему управления двигателем. Подробно недостатки данного метода рассмотрим позже в соответствующем разделе.
1.2.3 Лампа
Лампа накаливания представляет собой мощную (200 Вт) галогеновую лампу.
...
1.2.4 Нагревательный элемент
Нагреватель, как основной объект управления, рассмотрим подробнее.
Температура объекта, находящегося в некоторой среде, обычно равняется температуре этой среды вблизи объекта, т. е. объект находится в тепловом равновесии со средой, в которую он помещен. Для того чтобы увеличить температуру объекта относительно окружающей его среды, необходимо нарушить это тепловое равновесие, т. е. количество тепловой энергии, подводимой к объекту в единицу времени, должно превышать
количество энергии, теряемой объектом за счет теплообмена с окружающей средой. Существуют различные способы подвода энергии к объекту: использование химической энергии, использование энергии, возникающей в процессе горения, использование электрической энергии. Наиболее часто в промышленности и в быту используется последний способ как наиболее безопасный, имеющий довольно высокий КПД и хорошо поддающийся управлению.
...
2.2 Измерение температуры
Измерение температуры, в рамках выполнения курсовой работы, производилось с помощью термопары, подключенной к мультиметру, с которого снимались показания (t oC). Первым делом подавалось напряжение на нагреваемый элемент. Далее с датчика температуры снималось напряжение и с помощью АЦП преобразовывалось в цифровой сигнал, после чего, значение записывалось (ADCтр), которое соответствует показанию на мультиметре. Получившиеся значения представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – зависимость напряжения с терморезистора от показаний мультиметра.
...
3 Разработка ПО
Кодирование программы подразумевает запись программного кода на определенном языке программирования с целью реализации алгоритма.
Для кодирования программы использовался высокоуровневый язык, т. к. программа является довольно объемной, и использовать язык ассемблера в данном случае считаю нецелесообразным. Таким образом, кодирование программы будет осуществляться на языке С.
Существует множество инструментов для разработки программ для платформы AVR8, например CodeVisionAVR, IAR, AVR/Atmel Studio. Однако не все из них являются бесплатными. В качестве среды разработки использовалась Atmel Studio 7.0 фирмы Atmel Corporation. Данная среда является бесплатной и поддерживается производителем микроконтроллера. Кроме того, она поддерживает отладку, как аппаратную, так и программнуюю (симулятор).
Данная IDE представляет собой набор различных утилит AVR Toolchain, включая компилятор AVR GCC.
...
Заключение
В ходе работы рассматривался вопрос практической реализации цифровых систем автоматического регулирования температуры на базе микроконтроллеров Atmel AVR.
В качестве устройств, с помощью которых осуществлялась разработка, тестирование и отладка, были два лабораторынх стенда блок микроконтроллера и блок объектов управления. Вместе они составляли вычислительный комплекс. Вначале было подробно рассмотрено устройство этих блоков.
В основе блока микроконтроллера лежит материнская плата с кнопками и двоичными индикаторами. К плате могут подключаться дополнительные модули (микроконтроллер, текстовый и графический дисплеи и др.). Рассмотрены основные особенности и схемы включения этих модулей.
Блок объектов управления представляет собой лабораторный стенд с нагревателем в виде мощного резистора и датчиком его температуры, лампой подогрева и вентилятором.
После знакомства с вычислительным комплексом разрабатывались алгоритмы управления.
...
Список использованных источников
1. Лабораторный стенд BigAVR2. Сайт фирмы Mikroelectronica [Электронный ресурс] : Электрон., текстовые и граф. дан. в формате *.pdf URL: http://www.mikroe.com/downloads/get/26/bigavr2_manual_vl00.pdf (дата обращения: 14.04.2018).
2. Микроконтроллер Atmega128. Сайт фирмы Atmel Corporation [Электронный ресурс] : Электрон., текстовые и граф. дан. в формате * .pdf URL: http://www.atmel.com/Images/doc2467.pdf (дата обращения: 15.04.2018).
3. Безруков П. Л., Ломанов А. Н., Гусаров А. В. Применение микроконтроллеров Atmel в системах автоматического регулирования температуры: Лабораторная работа по курсам «Микроконтроллеры»,
«Управляющие вычислительные комплексы» – Рыбинск: РГАТА, 2009. - 58 с.
4. Широтно-импульсная модуляция. Wikipedia – электронная энциклопедия [Электронный ресурс]: сайт энциклопедии «Wikipedia». URL : ru.wikipedia.org/wiki/Широтно-импульсная_модуляция (дата обращения: 15.04.2018).
5. Статьи по аппаратному обеспечению ПК. Магазин «НИКС». [Электронный ресурс] : Электрон, текстовые, граф. дан. URL: http://www.nix.ru/computer_hardware_news/hardware_news_viewer.html?id=164 176&page=2 (дата обращения 15.04.2018 г.).
6. Павлов Р. В. Основы теории управления: Учебное пособие - Рыбинск: РГАТА, 2007. - 83 с.
7. ПИД Регулирование. [Электронный ресурс] : Электрон., текстовые и граф. дан. - URL : http://pidcontrol.narod.ru (дата обращения: 16.04.2018 г.).
8. Ломанов А. Н., Андрющенко А. В., Котляр Д. И. Разработка устройств на базе микроконтроллеров AVR: Учебное пособие. – Рыбинск: РГАТУ имени П. А. Соловьева, 2017. – 174 с.
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
